凍結條件下巖石力學特性的實驗研究.pdf

1、隨著人工凍結技術在井筒施工過程中的廣泛使用，許多凍結工程都遇到了需要穿越深厚富水巖層的問題。但是，我國相關方面的理論研究與實踐經驗都比較欠缺。開展人工凍結巖石的實驗研究、探討凍結巖石的相關物理力學特性對井筒凍結設計具有重要的指導意義。 本文以胡家河煤礦井筒凍結工程為背景，對人工凍結巖石進行了實驗研究。從胡家河礦井筒凍結現場選取煤巖及砂巖兩種具有代表性的巖樣，在MTS815實驗機上進行不同圍壓及不同溫度條件下的單軸及三軸壓縮實驗。

2、通過繪制砂巖及煤巖在各個不同溫度及圍壓條件下的全應力應變曲線實驗結果，分析了煤巖及砂巖在相同圍壓不同溫度條件下及相同溫度不同圍壓條件下的強度及變形特性，并對兩種不同巖樣的同一性和差異性進行了比較研究。論文主要工作如下： （1）在變形特性方面，同一圍壓條件下，隨著溫度的降低，試樣的最大軸向應變值均在變小，說明溫度的降低使試樣逐漸向脆性轉化，而泊松比值雖然有所降低，但是降低的幅度并不大；同一溫度條件下，隨著圍壓的增大巖樣塑性增強，軸

3、向應變值增大且全應力-應變曲線趨于平緩；基于以上分析推導了含溫度因子的凍結巖石本構關系； （2）在強度特性方面，常溫下砂巖及煤巖的抗壓強度均比較低，但砂巖較煤巖強度略高；同一低溫條件下，兩者強度（包括極限抗壓強度及殘余強度）和彈性模量（包括割線模量及切線模量）隨圍壓的升高而提高，并且極限抗壓強度與殘余強度的差值也在不斷減??；同一圍壓條件，強度及彈性模量隨溫度降低而提高；對粘聚力c及內摩擦角（）分析表明，c隨溫度的降低而增大，（）